วงจรเสมือน ( VC ) คือวิธีการส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายข้อมูล โดยอาศัยการสวิตช์แพ็กเก็ต ซึ่งจะสร้างการเชื่อมต่อระหว่างสองจุดปลายเครือข่ายก่อน แทนที่จะกำหนดอัตราการส่งข้อมูลคงที่ต่อการเชื่อมต่อเหมือนในการสวิตช์วงจร VC จะใช้ประโยชน์จากการมัลติเพล็กซ์เชิงสถิติบนลิงก์การส่งข้อมูล ซึ่งเป็นคุณสมบัติโดยธรรมชาติของการสวิตช์แพ็กเก็ต

มาตรฐาน X.25ปี 1978 ของวงจรเสมือนกำหนดการควบคุมการไหลต่อ การเชื่อมต่อที่ อินเทอร์เฟซผู้ใช้กับเครือข่ายและเครือข่ายกับเครือข่ายทั้งหมด ซึ่งช่วยให้มีส่วนร่วมในการควบคุมความแออัดและลดโอกาสการสูญหายของแพ็กเก็ตในเครือข่ายที่มีภาระหนัก^{[ 1 ] [ 2 ]}โปรโตคอลวงจรบางตัวให้บริการการสื่อสารที่เชื่อถือได้ผ่านการใช้การส่งข้อมูลซ้ำที่เรียกใช้โดยการตรวจจับข้อผิดพลาดและการร้องขอการส่งซ้ำอัตโนมัติ (ARQ)

ก่อนที่จะสามารถใช้งานวงจรเสมือนได้ จะต้องสร้างวงจรเสมือนนั้นขึ้นระหว่างโหนดเครือข่ายใน ขั้นตอน การตั้งค่าการโทรเสียก่อน เมื่อสร้างวงจรเสมือนแล้ว จะสามารถแลกเปลี่ยน บิตสตรีมหรือไบต์สตรีมระหว่างโหนดได้ ซึ่งจะช่วยลดความซับซ้อนของการแบ่งข้อมูลระดับต่ำออกเป็นหน่วยข้อมูลโปรโตคอลและช่วยให้โปรโตคอลระดับสูงทำงานได้อย่างโปร่งใส

เครือข่าย แบบดาตาแกรมเป็นอีกทางเลือกหนึ่งนอกเหนือจากเครือข่ายวงจรเสมือน

Paul Baranได้นำเสนอแนวคิดของวงจรเสมือนในปี 1962 ^{[ 3 ]} ARPANET คือสิ่งที่ต่อมาเรียกว่าเครือข่ายวงจรเสมือน^{[ 4 ]} โดยมีข้อจำกัดว่าสำหรับแต่ละการเชื่อมต่อ จะ มีข้อความเพียงข้อความเดียวที่สามารถส่งผ่านเครือข่ายได้ และลำดับของข้อความจะถูกรักษาไว้ตั้งแต่ต้นจนจบ^{[ 5 ]}ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 สำนักงานไปรษณีย์ของอังกฤษได้พัฒนาแนวคิดของ "การโทรเสมือน" สำหรับเครือข่าย EPSS ทดลอง แต่โปรโตคอลมีความซับซ้อนและมีข้อจำกัด^{[ 6 ] [ 7 ]} Rémi Desprésได้กำหนดรูปแบบแนวคิดของวงจรเสมือนและตรวจสอบความถูกต้องบน เครือข่ายทดลอง RCP ของฝรั่งเศส ร่วมกับทีมงานของเขาที่CNET ^{[ 8 ]}เขาและคนอื่นๆ ได้ส่งคำแนะนำ X.25ไปยังCCITT (ปัจจุบัน คือITU-T) ซึ่งกลายเป็นโปรโตคอลการสื่อสาร มาตรฐาน ของเครือข่ายข้อมูลสาธารณะ ทั่วโลก ในช่วงทศวรรษ 1970-1980 ^{[ 9 ] [ 10 ]}

การสื่อสารวงจรเสมือนคล้ายคลึงกับการสลับวงจรเนื่องจากทั้งสองแบบเป็นการสื่อสารแบบมีจุดเชื่อมต่อซึ่งหมายความว่าในทั้งสองกรณี ข้อมูลจะถูกส่งตามลำดับที่ถูกต้อง และจำเป็นต้องมีค่าใช้จ่ายในการส่งสัญญาณในระหว่างขั้นตอนการสร้างการเชื่อมต่อ อย่างไรก็ตาม การสลับวงจรให้ความเร็วในการส่งข้อมูลและเวลาแฝงคงที่ ในขณะที่สิ่งเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงได้ในบริการวงจรเสมือนเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น:

• ความยาวของคิวแพ็กเก็ตที่แตกต่างกันในโหนดเครือข่าย
• อัตราการส่งข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงไปซึ่งสร้างขึ้นโดยแอปพลิเคชัน
• การกระจายโหลดที่แตกต่างกันจากผู้ใช้รายอื่นที่ใช้ทรัพยากรเครือข่ายเดียวกัน โดยใช้วิธีมัลติเพล็กซ์เชิงสถิติเป็นต้น

ในด้านโทรคมนาคมความสามารถในการโทรเสมือนหรือบางครั้งเรียกว่าสิ่งอำนวยความสะดวกในการโทรเสมือนคือคุณลักษณะของบริการที่มีลักษณะดังนี้:

• ขั้นตอนการตั้งค่า การโทรและขั้นตอนการยกเลิกการโทรจะเป็นตัวกำหนดระยะเวลาการสื่อสารระหว่างDTE สองตัว ซึ่ง ข้อมูล ผู้ใช้จะถูกถ่ายโอนผ่านเครือข่ายแบบแพ็กเก็ตสวิตช์
• จำเป็นต้องมีการควบคุม การถ่ายโอน แพ็กเก็ต แบบครบวงจรภายในเครือข่าย
• ข้อมูลอาจถูกส่งไปยังเครือข่ายโดยผู้โทรต้นทาง ก่อนที่ ขั้นตอนการเข้าถึงการโทรจะเสร็จสมบูรณ์ แต่ข้อมูลจะไม่ถูกส่งไปยังผู้รับสายหากการโทรไม่สำเร็จ
• เครือข่ายจะส่งข้อมูลผู้ใช้ทั้งหมดไปยังผู้รับสายในลำดับเดียวกันกับที่เครือข่ายได้รับข้อมูล
• อุปกรณ์ DTE ที่สามารถเข้าถึงได้หลายช่องทาง อาจมีสายสนทนาเสมือนหลายสายที่กำลังดำเนินการอยู่พร้อมกัน

แนวทางอื่นสำหรับการโทรเสมือนคือการสื่อสารแบบไร้การเชื่อมต่อโดยใช้ดาตาแกรม^{[ 11 ]}

ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ความสามารถในการโทรเสมือน ได้รับการพัฒนาโดย British Telecom สำหรับEPSS (โดยต่อยอดจากงานของDonald Daviesที่National Physical Laboratory ) แนวคิดนี้ได้รับการปรับปรุงโดยRémi Desprésเป็นวงจรเสมือนสำหรับ เครือข่ายทดลอง RCPของPTTของฝรั่งเศส^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

โปรโตคอล เลเยอร์การขนส่งแบบมุ่งเน้นการเชื่อมต่อเช่นTCP ^{[ 15 ] [ 16 ]}อาจอาศัยโปรโตคอลเลเยอร์เครือข่ายแบบสลับแพ็กเก็ตแบบไร้การเชื่อมต่อ เช่นIPซึ่งแพ็กเก็ตต่างๆ อาจถูกกำหนดเส้นทางผ่านเส้นทางที่แตกต่างกัน และดังนั้นจึงอาจถูกส่งมอบแบบไม่เรียงลำดับ อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ที่จะใช้ TCP เป็นวงจรเสมือน^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}เนื่องจาก TCP มีการกำหนดหมายเลขเซกเมนต์ที่อนุญาตให้จัดลำดับใหม่ในฝั่งผู้รับเพื่อรองรับการส่งมอบแบบไม่เรียงลำดับ

โปรโตคอลวงจรเสมือนของ เลเยอร์ดาต้าลิงก์และเลเยอร์เครือข่ายนั้นใช้การสลับแพ็กเก็ต แบบมีการเชื่อมต่อ ซึ่งหมายความว่าข้อมูลจะถูกส่งผ่านเส้นทางเครือข่ายเดียวกันเสมอ กล่าวคือ ผ่านโหนดเดียวกัน ข้อดีของวิธีนี้เมื่อเทียบกับการสลับแพ็กเก็ตแบบไม่มีการเชื่อมต่อมีดังนี้:

• ระบบรองรับการสำรองแบนด์วิดท์ระหว่างขั้นตอนการสร้างการเชื่อมต่อ ทำให้สามารถรับประกันคุณภาพการบริการ (QoS) ได้ ตัวอย่างเช่น สามารถกำหนดคลาส QoS อัตราบิตคงที่ได้ซึ่งจะจำลองการสลับวงจร (circuit switching )
• เนื่องจากไม่มีการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตทีละรายการ และไม่มีข้อมูลที่อยู่ครบถ้วนในส่วนหัวของแต่ละแพ็กเก็ตข้อมูล จึงใช้ทรัพยากรในการประมวลผลน้อยกว่า จึงต้องการเพียงตัวระบุช่องสัญญาณเสมือน (VCI) ขนาดเล็กในแต่ละแพ็กเก็ตเท่านั้น และข้อมูลการกำหนดเส้นทางจะถูกส่งไปยังโหนดเครือข่ายเฉพาะในช่วงการสร้างการเชื่อมต่อเท่านั้น
• โดยทฤษฎีแล้ว โหนดเครือข่ายแบบมีการเชื่อมต่อจะเร็วกว่าและมีความจุสูงกว่า เนื่องจากเป็นสวิตช์ที่ทำหน้าที่กำหนดเส้นทางเฉพาะในช่วงการสร้างการเชื่อมต่อเท่านั้น ในขณะที่โหนดเครือข่ายแบบไม่มีการเชื่อมต่อเป็นเราเตอร์ที่ทำหน้าที่กำหนดเส้นทางสำหรับแต่ละแพ็กเก็ตแยกกัน การสวิตช์เกี่ยวข้องกับการค้นหาตัวระบุช่องสัญญาณเสมือนในตารางเท่านั้น แทนที่จะวิเคราะห์ที่อยู่ทั้งหมด สวิตช์สามารถนำไปใช้ใน ฮาร์ดแวร์ ASIC ได้ง่าย ในขณะที่การกำหนดเส้นทางมีความซับซ้อนกว่าและต้องใช้การใช้งานซอฟต์แวร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากตลาดเราเตอร์ IP มีขนาดใหญ่ และเนื่องจากเราเตอร์ IP ขั้นสูงรองรับการสวิตช์เลเยอร์ 3เราเตอร์ IP สมัยใหม่จึงอาจเร็วกว่าสวิตช์สำหรับโปรโตคอลแบบมีการเชื่อมต่อในปัจจุบัน

ตัวอย่างของโปรโตคอลเลเยอร์การขนส่งที่ให้วงจรเสมือน:

• โปรโตคอลควบคุมการส่งข้อมูล (TCP) สร้างวงจรเสมือนที่เชื่อถือได้บนพื้นฐานของโปรโตคอล IP ที่ไม่น่าเชื่อถือและไม่มีการเชื่อมต่อ วงจรเสมือนนี้ระบุด้วย คู่ที่อยู่ ซ็อกเก็ตเครือข่าย ต้นทางและปลายทาง กล่าว คือ ที่อยู่ IP และหมายเลขพอร์ตของผู้ส่งและผู้รับ ไม่มีการรับประกันคุณภาพบริการ (QoS)
• โปรโตคอลการส่งข้อมูลแบบควบคุมสตรีม (SCTP) ซึ่งสร้างวงจรเสมือนขึ้นบนโปรโตคอล IP

ตัวอย่างของโปรโตคอลวงจรเสมือนระดับเครือข่ายและระดับดาต้าลิงก์ ซึ่งข้อมูลจะถูกส่งผ่านเส้นทางเดียวกันเสมอ:

• X.25ซึ่ง VC ถูกระบุด้วยตัวระบุช่องสัญญาณเสมือน (VCI) X.25 ให้การสื่อสารระหว่างโหนดที่เชื่อถือได้และรับประกันคุณภาพการบริการ (QoS)
• Frame Relayซึ่ง VC ถูกระบุด้วย DLCI นั้น Frame Relay ไม่น่าเชื่อถือ แต่ก็อาจรับประกันคุณภาพการบริการ (QoS) ได้
• โหมดการถ่ายโอนแบบอะซิงโครนัส (ATM) ซึ่งวงจรจะถูกระบุด้วยตัวระบุเส้นทางเสมือน (VPI) และตัวระบุช่องสัญญาณเสมือน (VCI) เลเยอร์ ATMให้วงจรเสมือนที่ไม่น่าเชื่อถือ แต่โปรโตคอล ATM ให้ความน่าเชื่อถือผ่านเลเยอร์การปรับตัวของ ATM (AAL) ซับเลเยอร์การบรรจบกันเฉพาะบริการ (SSCS) (แม้ว่าจะใช้คำว่ามั่นใจและไม่มั่นใจแทนที่จะเป็นน่าเชื่อถือและไม่น่าเชื่อถือ ก็ตาม ) ^{[ 19 ] [ 20 ]}
• บริการวิทยุแพ็กเก็ตทั่วไป (GPRS)
• Multiprotocol Label Switching (MPLS) สามารถใช้สำหรับ IP ผ่านวงจรเสมือน โดยแต่ละวงจรจะถูกระบุด้วยป้ายกำกับ MPLS มีความน่าเชื่อถือต่ำ แต่ให้คุณภาพการบริการ (QoS) ที่แตกต่างกันแปดระดับ

วงจรเสมือนแบบสลับ ( SVCs ) โดยทั่วไปจะถูกตั้งค่าแบบ ต่อ การโทร หนึ่งครั้ง และจะถูกตัดการเชื่อมต่อเมื่อการโทรสิ้นสุดลง อย่างไรก็ตาม สามารถสร้างวงจรเสมือนถาวร ( PVC ) เป็นทางเลือกเพื่อจัดหา การเชื่อมต่อวงจรเฉพาะ ระหว่างสองสถานที่ได้ การกำหนดค่า PVC มักจะถูกกำหนดค่าไว้ล่วงหน้าโดยผู้ให้บริการ ต่างจาก SVCs วงจร PVC มักจะไม่ค่อยถูกตัดการเชื่อมต่อ

วงจรเสมือนแบบสลับ (SVC) คือวงจรเสมือนที่ถูกสร้างขึ้นแบบไดนามิกตามความต้องการ และจะถูกยกเลิกเมื่อการส่งข้อมูลเสร็จสมบูรณ์ เช่น หลังจากการโทรหรือการดาวน์โหลดไฟล์ SVC ใช้ในสถานการณ์ที่การส่งข้อมูลเกิดขึ้นเป็นระยะๆ และ/หรือไม่ได้ส่งระหว่างอุปกรณ์ปลายทางข้อมูล ( DTE ) เดียวกันเสมอไป

วงจรเสมือนถาวร (PVC) คือวงจรเสมือนที่สร้างขึ้นเพื่อใช้งานซ้ำๆ อย่างต่อเนื่องระหว่างDTE เดียวกัน ใน PVC การเชื่อมต่อระยะยาวจะเหมือนกับขั้นตอนการถ่ายโอนข้อมูลของการโทรเสมือนวงจรเสมือนถาวรช่วยลดความจำเป็นในการตั้งค่าและยกเลิกการ เชื่อมต่อการโทรซ้ำๆ

• โดยทั่วไปแล้ว Frame Relay จะใช้ในการสร้างสาย PVC (สาย PVC หลายเส้น)
• ATMให้บริการทั้งการเชื่อมต่อเสมือนแบบสลับและการเชื่อมต่อเสมือนแบบถาวรซึ่งเป็นชื่อเรียกในศัพท์เฉพาะของ ATM
• X.25รองรับทั้งการโทรเสมือน (Virtual Calls ) และ PVC (Virtual Calls and PVCs) แม้ว่าผู้ให้บริการ X.25 หรือการใช้งาน DTE บางส่วนจะไม่รองรับ PVC ก็ตาม เนื่องจาก PVC มีการใช้งานน้อยกว่า SVC (Service Volume Calls) มาก

• ตัวระบุการเชื่อมต่อลิงก์ข้อมูล (DLCI)
• การสลับป้ายกำกับ
• สงครามโปรโตคอล
• การไหลเวียนของข้อมูล (เครือข่ายคอมพิวเตอร์)